مالتوز چیست؟ — به زبان ساده

مالتوز یا «قند جو» (Malt Sugar) یکی از دی‌ساکاریدهای خانواده کربوهیدرات‌ها است و در تولید بعضی محصولات صنایع غذایی جایگزین ساکارز می‌شود. این قند برای جذب در بدن انسان حتما باید به زیرواحدهای گلوکزی آن تجزیه شود. در این مطلب توضیح می‌دهیم مالتوز چیست و چگونه ساخته می‌شود و چه کاربردهایی دارد.

مالتوز چیست ؟

کربوهیدرات‌ها مهم‌ترین مولکول‌های آلی تامین‌کننده انرژی در تمام موجودات زنده از حشرات و گیاهان تا انسان‌ها هستند. مالتوز ($$C_{12}H_{22}O_{11}$$) یکی از اعضای خانوداه بزرگ کربوهیدرات‌های دی‌ساکارید است و از دو مولکول آلفا-دی-گلوکز تشکیل می شود. این ترکیب در بسیاری از غلات ازجمله گندم، جو و ذرت وجود دارد. اما فراوانی آن در گیاهان دیگر کمتر از سایر کربوهیدرات‌ها است.

ساختار مالتوز چیست ؟

دی‌ساکاریدها کربوهیدرات‌هایی هستند که از دو زیرواحد مونوساکاریدی تشکیل می‌شوند. مالتوز یکی از دی‌ساکاردهایی است که دو مولکول آلفا-دی-گلوکز موجود در آن با پیوند کووالانسی $$\alpha-1\rightarrow4$$ به هم متصل می‌شوند. یعنی گروه H متصل به $$C_1$$ گلوکز اول با OH متصل به $$C_4$$ گلوکز دوم واکنش می‌دهد و پس از تشکیل یک مولکول آب و تشکیل پیوند کوالانسی یک مولکول مالتوز تشکیل می‌شود. ازآن‌جا که پیوند کوالانسی یک پیوند بسیار قوی است، تجزیه مالتوز در واکنش آنزیمی انجام می‌شود. البته می‌توان در آزمایشگاه و با حضور یک اسید بسیار قوی و دمای بسیار بالا، مالتوز را هیدرولیز کرد اما سرعت این هیدرولیز بسیار پایین است به سال‌ها زمان نیاز دارد!

بلورهای مالتوز سفید هستند و محلول این دی‌ساکارید به دلیل حضور دو ایزومر آلفا و بتای این مولکول، جهت چرخش نور تابیده به محلول را تغییر می‌دهد. به این ویژگی «تغییر گردش نور» (Mutarotation) گفته می‌شود.

ایزومالتوز چیست ؟

ایزومالتوز ($$C_{12}H_{22}O_{11}$$)، ایزومر مالتوز و دی‌ساکاریدی است که از پیوند $$\alpha-1→6$$ بین دو مولکول گلوکز تشکیل می‌شود. گروه H متصل به $$C_1$$ به جای OH $$C_4$$ با OH متصل به $$C_{6}$$ واکنش می‌دهد. ازآن‌جا که یکی از کربن‌های آنومری این مولکول در تشکیل پیوند گلیکوزیدی شرکت می‌کند، مثل مالتوز یک قند احیاکننده است. این قند در محصولات غذایی تخمیری ازجمله سس سویا وجود دارد و از تجزیه نشاسته در بدن تولید می‌شود. آنزیم ساکاروز-ایزومالتاز با شکستن پیوند گلیکوزیدی بین گلوکزها به جذب ایزومالتوز در بدن کمک می‌کند. این آنزیم در حاشیه مسواکی سلول‌های روده کوچک قرار دارد و نقص آن نه تنها گوارش ایزومالتوز بلکه نشاسته و ساکاروز را دچار مشکل می‌کند.

تفاوت مالتوز با ایزومالتولوز و ایزومالت

ایزومالتولوز یکی از ایزومرهای دی‌ساکارید ساکاروز است که از پیوند $$\alpha-1→6$$ بین گلوکز و فروکتوز تشکیل می‌شود. ایزومالت، دی‌ساکاریدی است که از دو قند الکلی گلوکوز-سوربیتول و گلوکوز-مانیتول تشکیل و در بسیاری از محصولات غذایی جایگزین ساکاروز می‌شود.

فیلم آموزش مروری بر شیمی مواد غذایی 1 در فرادرس

کلیک کنید

واکنش تبدیل مالتوز به گلوکز چیست ؟

واکنش‌های هیدرولیز، گروهی از واکنش‌های شیمیایی هستند که با مصرف آب ترکیبات آلی را تجزیه می‌کنند. هیدرولیز مالتوز سبب تشکیل زیرواحدهای گلوکز می‌شود. اما سرعت این واکنش بدون حضور آنزیم‌ها بسیار پایین است.

تجزیه مالتوز در بدن

دو آنزیم مالتاز و ایزومالتواز آنزیم‌های روده کوچک هستند که مالتوز موجود در موادغذایی را به مولکول‌های گلوکز تجزیه می‌کنند. به علاوه بخشی از نشاسته موجود در موادغذایی ابتدا به مالتوز و سپس به گلوکز تجزیه و از غشای پلاسمایی سلول‌های دیواره روده جذب می‌شود. گلوکز ایجاد شده از تجیزه مالتوز برای تولید انرژی مصرف می‌شود یا در ساختمان گلیکوژن ذخیره می‌شود. جذب این مولکول از دیواره روده سبب تغییر فشار اسمزی سلول و ورود آب به لومن روده می‌شود. به همین دلیل مصرف زیاد مالتوز منجر به اسهال می‌شود.

آیا مالتوز احیا کننده است ؟

مالتوز قندی احیاکننده است. مولکول گلوکز موجود در ساختار این دی‌ساکارید باز می‌شوند و گروه عاملی آزاد آن به خصوص گروه آلدهیدی که دارد به عنوان عامل احیاکننده (اهداکننده الکترون) در واکنش‌ها شرکت می‌کند. پیوند دوگانه موجود در بخش همی‌استال گلوکز امکان رزونانس الکترون را برای مالتوز فراهم می‌کند. به همین دلیل مالتوز یک قند احیاکننده است. به همین دلیل غلظت زیاد این قند در محصولات غذایی به دلیل افزایش واکنش‌های اکسایش‌کاهش بین ترکیبات، کیفیت محصولات را کاهش می‌دهد و ممکن است سبب تغییر رنگ، طعم یا بافت محصول را شود.

تست مالتوز چیست ؟

از آن‌جایی که مالتوز ازجمله آلدوزها (قندهای احیاکننده) است، با تست‌های «بندیکت» (Benedict)، «فهلینگ» (Fehling) و «تولن» (Tollen) می‌توان حضور آن در محلول شیمیایی را بررسی کرد. تمام این واکنش‌ها در حضور یک عامل اکسید‌کننده انجام می‌شود و تغییر رنگ محلول حضور یا عدم حضور مالتوز را مشخص می‌کند.

• بندیکت: محلول مس‌II در حضور گروه همی‌استال گلوکز باز شده، به مسI احیا می‌شود و رنگ محلول از آبی به سبز یا قرمز تغییر می‌کند. تغییر رنگ محلول به غلظت گلوکز بستگی دارد.
• فهلینگ: برای انجام آزمایش فهلینگ نیاز به دو محلول جدا وجود دارد. محلول A ترکیبی مس(II) سولفات آبی است و محلول B ترکیب شفافی از سدیم تارتارات و یک باز قوی (معمولا هیدروکسید سدیم) است. برای آِزمایش دو محلول با هم ترکیب می‌شوند و کاهش مس (II) رنگ آبی تیره محلول را به قرمز تغییر می‌دهد.
• تولن: در این روش یون نقره در حضور گروه همی‌استال گلوکز احیا شده و رسوب نقره در محلول رسوب می‌کند.

برای سنجش مقدار این قند در ادرار و سرم از آزمایش بندیکت استفاده می‌شود. پتاسیم تیوسیانات به شناساگر این واکنش اضافه شده است. در این آزمایش، حضور مونوساکارید گلوکز یا دی‌ساکاریدهای حاوی گلوکز به‌وسیله رسوب سفید رنگ تیوسیانات مس و بی‌رنگ شدن محلول آبی مشخص می‌شود. برای مشخص کردن مقدار عددی مالتوز موجود در محلول، تیتراسیون با محلول گلوکز ۱٪ تکرار و میزان رسوب مقایسه خواهد شد.

مالتوز چگونه تشکیل می‌شود ؟

مالتوز یکی از کربوهیدرات‌های اولیه است که در فرایند فتوسنتز ساخته می‌شود اما در بسیاری از گیاهان مولکول ذخیره انرژی نیست. نشاسته پلی‌ساکارید ذخیره‌ای در بسیاری از گیاهان است که از کنار هم قرار گرفتن تعداد بسیار زیاد مولکول‌های گلوکز تشکیل می‌شود و آنزیم آمیلاز با شکستن پیوند بین این مولکول‌ها، مالتوز تولید می‌کند. به علاوه فشار و گرمایی که در تولید موادغذایی مثل کمپوت‌ها استفاده می‌شود، تجزیه نشاسته به مالتوز را تسهیل می‌کند.

تفاوت مالتوز و ساکاروز

مالتوز و ساکارز دو دی‌ساکاریدی هستند که در صنایع غذایی برای شیرین کردن محصولات از آن‌ها استفاده می‌شود. طعم شیرین ایجاد شده به‌وسیله ساکارز بیشتر از مالتوز است. برای مثال محلول ۱۰٪ مالتوز، ۳۵٪ شیرنی محلول ساکارز با همین غلظت را دارد. از تجزیه ساکاروز در بدن یک مولکول گلوکز و یک مولکول فروکتوز حاصل می‌شود. تفاوت زیرواحدها و شیوه پیوند آن‌ها با هم سبب می‌شود ساکارز برخلاف مالتوز، احیاکننده نباشد. فروکتوز (قند میوه) یکی از پیش‌ماده‌های مسیر سنتز اسیدهای چرب در بدن انسان است. به همین دلیل گفته می‌شود مصرف بیش از حد موادغذایی دارای این قند منجر به افزایش وزن و ابتلا به دیابت خواهد شد. در نتیجه بسیاری از شرکت‌های صنایع غذایی مالتوز را جایگزین ساکارز کرده‌اند.

تفاوت مالتوز و لاکتوز

لاکتوز قند اصلی فراورده‌های لبنی و شیر است. این دی‌ساکارید برخلاف مالتوز از یک زیرواحد دی‌گلوکز و یک زیرواحد دی‌گالاکتوز تشکیل می‌شود که با پیوند $$\beta-1\rightarrow4$$ بهم متصل شده‌اند و به‌وسیله آنزیم لاکتاز تجزیه می‌شود.

تفاوت مالتوز و ترهالوز

ترهالوز یکی دیگر از اعضای خانواده دی‌ساکاریدها است که از دو زیرواحد گلوکز تشکیل شده است. با این تفاوت که پیوند گلیکوزیدی بین مونوساکاریدها در این مولکول $$\alpha-1\rightarrow1$$ است. به علاوه ترهالوز ازجمله قندهای احیاکننده نیست. ترهالوز در بعضی گونه‌های قارچ و باکتری تولید می‌شود و منبع اصلی انرژی آن‌ها است. ترهالوز به‌وسیله آنزیم ترهالاز در روده باریک به گلوکز تجزیه و جذب سلول‌ها می‌شود. این قند نقطه انجماد موادغذایی را کاهش می‌دهد به همین دلیل در تولید محصولات غذایی یخ‌زده مثل بستنی بهره برده می‌شود. همچنین در آزمایشگاه‌های زیست‌شناسی از این قند برای نگهدارنده مولکول‌های زیستی ازجمله DNA تک‌رشته‌ای استفاده می‌شود.

تفاوت مالتوز و سلوبیوز

مالتوز و سلوبیوز هر دو دی‌ساکاریدهایی هستند که از دو واحد گلوکز تشکیل می‌شوند که با پیوند گلیکوزیدی $$1\rightarrow4$$ تشکیل شده‌اند. با این تفاوت که گلوکز اول در ساختار مالتوز ایزومر آلفا و در سلوبیوز ایزومر بتا است. به علاوه مالتوز از تجزیه پلی‌ساکارید نشاسته به‌وسیله آنزیم آمیلاز و سلوبیوز از تجزیه پلی‌ساکارید سلولز به‌وسیله آنزیم سلولاز (که در بدن انسان وجود ندارد) ایجاد می‌شود.

فریک کربوکسی مالتوز چیست ؟

فریک کربوکسی مالتوز ترکیب دارویی جدید است که از «هسته» (Core) فریک هیدروکسید در «پوشش» (Shell) کربوهیدراتی ساخته می‌شود. این ترکیب تزریقی، با رهایش آهسته، آهن مورد نیاز بافت را تامین می‌کند. این ترکیب یکی از بهترین منابع آهن برای افراد با کم‌خونی فقر آهن است.

سوالات متداول